第10章正弦稳态电路的功率解说.ppt

ZL I · 有源二端网络 Z0 Uoc · ＋ － 及电抗 均可独立改变 1．负载的电阻 令 ，得 结论： 在这种情况下获得最大功率的条件是： 对任意的 而言， 时， 最大。 （2）再考虑 为何值时，上式 最大。 即 若等效为诺顿电路，其等效导纳为 则有 时，负载可获最大功率。 且 称为共轭匹配（最佳匹配或最大功率匹配） 有 负载的有功功率： 2、负载为纯电阻RL RL I · 有源二端网络 Z0 Uoc · ＋ － 令 ，则有 由此解得 共模匹配 共模匹配与共轭匹配哪个获得的功率更大。 电路分析基础 返节目录 返节目录 电路分析基础 返章目录 10.1 二端网络的功率 10.3 元件的储能及电路的功率守恒 10.4 正弦稳态最大功率传输定理 10.2 无源二端网络及元件的功率 第10章 正弦稳态电路的功率 10.5 正弦稳态功率的叠加 本章重点讨论正弦稳态电路的有关功率的分析和计算，不仅包括我们已经熟知的平均功率（有功功率），还包括描述正弦功率的其他一些参数，如无功功率、视在功率和复功率。我们还将讨论正弦稳态下的功率守恒、功率叠加及最大功率传输问题。 作为本章的应用举例，将介绍功率的测量。 【内容提要】 本章要求 一、要求 1、能够正确理解正弦交流电路中几种功率的基本概念、物理意义及分析，理解功率守恒。 二、作业 10-9,10-17,10-12,10-19, 10-26,10-29 3、牢固掌握正弦稳态最大功率传输定理并能熟练运用于电路的分析计算。 2、熟练掌握网络及元件的平均功率（有功功率）、无功功率、视在功率和复功率的分析计算。 4、正确理解功率叠加，并能熟练运用于电路功率的分析计算。 10.1 二端网络的功率 二端网络 + - 设端口电压、电流如图。且 则网络吸收的瞬时功率： 由公式 有 一、瞬时功率 恒定分量 正弦分量 p(t) 吸收功率 释放功率 有能量交换也有 能量的消耗（或产生） 二、有功功率（平均功率） 有 瓦（W） 则网络消耗功率；反之，则产生功率。 定义 p(t) 二端网络的有功功率 根据三角公式 其中 讨论： 得 三、无功功率 定义 乏（Var） 衡量能量交换的规模大小 例：某发电机，额定视在功率 1、若为电阻性负载， 输出功率 2、若非阻性负载，且 输出功率 注意：电力工程中，电气设备标注额定的视在功率，即所能提供（承受）的最大可能功率值。具体使用时，设备实际提供的功率并不一定等于视在功率。 为充分利用设备能源，应尽量提高功率因数。 电工技术中以U、I的乘积来评定电力设备供电能力的大小，即设备容量。 伏安（VA） 四、视在功率 定义 若 定义 衡量利用率大小的参量 显然 利用率最高 功率因数 功率因数角： 有功功率、无功功率、视在功率的关系： 功率三角形 五、复功率 ， 其中 为 的共轭复数 二端网络 + - 为方便功率计算，引入复功率。 设： 定义： 伏安（VA） 即 实部为有功功率，虚部为无功功率 模为视在功率 辐角为端口电压超前于电流的角度 注意：复功率是一个复数，没有任何实际意义。定义可以方便功率计算。 功率因数 功率因数角 有功功率： 无功功率： 视在功率： 复功率： 各功率关系 想想 记记 is 3K? + - uc 2.5?F 解：画相量模型， 得 故 例1 电路如图所示，已知 求三条支路的有功功率、视在功率和功率因数。 由节点电压法，有 -j4K? S ? -j5? + － 6? + - U j4? 例2 电路如图所示，已知 解：设网孔电流 辅助方程 解得 分别求三条支路的有功功率和无功功率。 10.2无源二端网络及元件的功率 无源二端网络 + - 则 设无源网络 设 有 ， 一、有功功率 若无源网络的等效导纳为Y，则有 ， ， 功率因数 功率因数角 通常 若 若 电流超前于电压（呈容性），称为超前功率因数。 无源二端网络所消耗的功率（有功功率），就是网络等效阻抗的电阻分量（或等效导纳的电导分量）所消耗的功率 电流滞后于电压（呈感性），称为滞后功率因数 。 （2）电容或电感元件， （3）若网络不含受控源，则 网络内所有电阻（或电导）消耗的功率之和。且 （4）若网络含有受控源，等效阻抗的电阻分量有可能为负值。此时 （提供功率）。 （1）电阻元件， 二、无功功率 或： ， （2）电容 （3）电感 （4）若二端网络不含受控源，则 网络内各电容和电感元件的无功功率之和。 无源二端网络 + - （1）电阻 表明无源二端网络的无功功率，就是网络等效阻抗的电抗分量（或等效导纳的电纳分量）的无功功率。 元件正弦功率曲线演示 一、电阻 则 u i p=UI